Comment choisir un régulateur de température ?

Choisir le bon équipement peut améliorer les opérations, économiser de l'argent et fournir des systèmes plus sécurisés.

Dans de nombreuses industries et applications, la mesure et le contrôle de la température sont essentiels pour garantir la qualité et un fonctionnement sûr.  Les contrôleurs de température sont utilisés dans les laboratoires, les centres de développement de produits, les usines de traitement et d'autres environnements industriels.

Dans un laboratoire propre et à température contrôlée, un contrôleur standard bon marché peut être le bon produit. Mais les mêmes commandes ne peuvent souvent pas résister aux conditions difficiles courantes dans les processus industriels lourds et les zones éloignées.

Le maintien du contrôle de la température est essentiel, mais c'est aussi l'un des paramètres les plus difficiles à contrôler. Les commandes bon marché conviennent mieux aux applications simples, mais il existe d'autres facteurs importants à prendre en compte en plus du coût initial.

Déterminer quel contrôleur utiliser peut être déroutant car au niveau de base, tous les contrôleurs fonctionnent de la même manière. Le contrôleur scanne la valeur envoyée par le capteur de température plusieurs fois par seconde et compare la variable de processus à la valeur définie.

Chaque fois qu'une variable de procédé s'écarte de sa valeur définie, le contrôleur envoie un signal de sortie pour activer d'autres dispositifs (tels que des mécanismes de chauffage et de refroidissement) et ramener la température à la valeur définie. Bien que très similaires lors de l'inspection initiale, les fonctionnalités des différents types de régulateurs de température peuvent offrir des avantages significatifs selon le type d'application.

Régulateur de température marche-arrêt

Le contrôleur de température marche-arrêt est bon marché, mais détermine uniquement si la sortie doit être activée ou désactivée. Par exemple, si la chaudière est réglée sur 245 degrés et que la température du processus chute à 244 degrés, le contrôleur enverra un signal ON. Ce signal peut allumer le réchauffeur, ouvrir la vanne de vapeur ou prendre d'autres mesures pour augmenter la température de la chaudière. Lorsque la température atteint la valeur de consigne, la sortie du régulateur revient à l'état fermé.

Semblable à un thermostat domestique, le contrôleur fonctionne bien dans certaines applications, mais avec quelques limitations importantes. Dans le cas ci-dessus, réglez la bande de fréquence dans laquelle le contrôleur fonctionne sur la valeur souhaitée en une seule fois. Par conséquent, le contrôleur ne modifie l'état initial que si la variable de processus est modifiée au moins une fois.

Les variables de processus prennent généralement un certain temps lorsque l'état initial change. Cela signifie que la température réelle peut s'écarter de la valeur réglée de plus de 1 degré. Cela peut être acceptable pour certaines applications, mais pas pour toutes.

Un autre problème est que les commandes marche-arrêt sont souvent inefficaces car elles doivent être entièrement activées ou désactivées. Si l'appareil à contrôler est une vanne, le contrôleur ON/OFF doit toujours ouvrir et fermer la vanne, ce qui peut entraîner une usure excessive.

En plus des options de contrôle limitées, ces appareils n'ont souvent pas d'affichage et seulement des options de communication limitées. Ces commandes marche-arrêt de base ne peuvent être utilisées que pour les systèmes thermiques non critiques où la précision n'est pas strictement requise.

Régulateur de température PID

Le contrôleur de température numérique avancé dispose de plusieurs fonctions de sortie et programmables. Il est généralement situé à l'avant et dispose d'un écran d'affichage pour un accès facile par l'opérateur. Ces contrôleurs avancés calculent automatiquement les paramètres différentiels intégraux proportionnels (PID) pour déterminer les valeurs de sortie précises requises pour maintenir la température souhaitée, réalisant ainsi un contrôle plus précis et plus stable.

Par exemple, si vous réglez le temps de cycle sur 8 secondes, la sortie sera activée pendant 4 secondes et désactivée pendant 4 secondes pour un système nécessitant 50 % de puissance. Si la puissance de sortie atteint 25 % dans le même temps de cycle de 8 secondes, la sortie restera allumée pendant 2 secondes, puis éteinte pendant 6 secondes (figure 2). Ce type de contrôle de puissance cyclique est couramment utilisé pour contrôler des dispositifs à semi-conducteurs, tels que des thyristors.

Si l'appareil contrôlé peut changer d'état en continu, la sortie du contrôleur PID peut être réglée pour changer en continu afin de contrôler l'appareil. Par exemple, vous pouvez utiliser la sortie PID 4-20 mA pour modifier en continu la position de la vanne de régulation. Ce type de contrôle continu permet un contrôle très précis de la température.

Ces régulateurs de température numériques avancés peuvent souvent être programmés pour de nombreux types d'alarmes différents. Par exemple, vous pouvez définir une alarme haute pour éteindre la source de chaleur lorsque la température dépasse la valeur prédéfinie afin d'éviter que la chaleur n'endommage l'appareil. L'alarme d'écart peut être réglée sur une valeur positive ou négative en fonction de la valeur définie pour avertir l'opérateur lorsque la température dépasse la plage.

Une autre fonction pratique consiste à déclencher une alarme lorsque le signal de sortie est de 100 %, mais après un certain temps, le capteur d'entrée ne détecte aucun changement de température, indiquant une défaillance dans la boucle de contrôle de la température.

Régulateur de température flexible

Généralement, les contrôleurs à boucle unique ont des entrées et des sorties. Les commandes avec plusieurs boucles de contrôle ont plusieurs entrées et sorties qui peuvent être utilisées pour contrôler plusieurs boucles de contrôle en même temps, ce qui permet de surveiller davantage de fonctionnalités pour le système de processus.

De plus, les contrôleurs multicircuits sont compacts et modulaires et peuvent fonctionner en mode autonome ou dans le cadre de systèmes d'automatisation avancés, tels que des contrôleurs logiques programmables ou des contrôleurs d'automatisation programmables dans des systèmes de contrôle distribués.

Lorsqu'il est utilisé à la place du contrôle de la température dans l'un de ces systèmes d'automatisation avancés, le contrôleur multi-boucle fournit un contrôle PID rapide et décharge de nombreux calculs d'échange de mémoire du processeur du système d'automatisation.

Comme alternative aux commandes DIN, les commandes multi-boucles fournissent un point d'accès logiciel central pour toutes les boucles de contrôle. Ces commandes fournissent également des fonctionnalités que les commandes de panneau habituelles n'offrent pas. Une densité de boucle élevée, un faible encombrement et un câblage réduit sont obtenus en fournissant des points de connexion communs pour les interfaces d'alimentation et de communication numérique.

Par rapport aux contrôleurs simples, les contrôleurs de température avec plusieurs boucles de contrôle ont généralement des fonctionnalités de sécurité étendues qui empêchent l'accès non autorisé aux paramètres importants. Ces capacités vous donnent un contrôle total sur ce que le contrôleur lit ou écrit, limitant ce que l'opérateur peut lire ou modifier.

Les commandes avancées offrent également d'excellentes capacités de communication qui leur permettent de communiquer avec des systèmes d'automatisation avancés via des liaisons de communication numériques. Il peut être configuré rapidement et facilement à l'aide d'un logiciel sur PC, ce qui facilite sa sauvegarde pour une utilisation future. Lorsque vous êtes connecté à Internet ou Intranet, vous pouvez accéder à distance à ces contrôleurs et effectuer une visualisation, une configuration et un contrôle à distance complets depuis n'importe quel emplacement ayant accès à Internet ou Intranet.

Cet article présente les fonctions et les types de contrôleur de température. En plus du coût d'origine, il existe de nombreux facteurs pour maintenir des opérations sûres et efficaces, des types de capteurs aux exigences de précision en passant par l'accès à distance. Les commandes bon marché peuvent être très coûteuses si les composants doivent être réparés fréquemment, si la précision requise ne peut pas être maintenue ou si des accidents se produisent en raison de dispositifs de sécurité inadéquats. Vous devez fournir le contrôleur approprié en fonction des exigences du processus et examiner chaque application en détail.